非贯通节理黄土单轴压缩裂纹扩展特征颗粒流分析

孙纬宇; 贾乐琪; 张威; 朱辉; 严松宏; 王丽丽; 张建

doi:10.20000/j.1000-0844.20240324002

地震工程学报 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (05) : 1038 -1047. DOI: 10.20000/j.1000-0844.20240324002

非贯通节理黄土单轴压缩裂纹扩展特征颗粒流分析

孙纬宇, 贾乐琪, 张威, 朱辉, 严松宏, 王丽丽, 张建

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摘要

为探究节理黄土裂纹扩展的细观机制，采用颗粒流程序PFC2D模拟了非贯通型节理黄土的单轴压缩试验，数值模拟结果与试验结果吻合较好。基于此，对不同加载阶段下的裂纹扩展演化规律作进一步研究，并从应力场、位移场以及能量角度分析其裂纹扩展机制。研究结果表明：单轴压缩下节理黄土的裂纹扩展过程分为3个阶段，Ⅰ、Ⅱ阶段裂纹扩展中翼裂纹占主导地位；第Ⅲ阶段中翼裂纹停止扩展，次生裂纹迅速扩展贯通；翼裂纹在拉应力作用下沿着竖直加载方向扩展，次生裂纹在拉压应力共同作用下产生；翼裂纹为DF-Ⅱ型位移场驱动下产生的张拉裂纹，次生裂纹由多种类型位移场驱动扩展贯通，形成拉剪破裂带；裂纹快速增长的过程是弹性应变能快速释放以及耗散能指数增长的过程。